(57)【要約】【課題】高温多湿な所望エリアに地上から除湿空気を十分に供給して環境改善が図れ、所望エリアには除湿ユニット等の機械を設置する必要がない除湿空気供給装置を提供する。【解決手段】空気を圧縮する圧縮機４と、該圧縮機から吐出される高温の圧縮空気を大気と熱交換させて冷却する第１熱交換器６と、該冷却された圧縮空気を減圧膨張させる膨張弁８と、膨張して温度降下した空気と大気とを熱交換させて大気を冷却除湿する第２熱交換器１０とが順次に管路１２で繋がれて形成され、該第１熱交換器と該膨張弁との間には、冷却された圧縮空気を貯留するエアーレシーバー１４が介設され、該エアーレシーバーには、その内部に貯留される圧縮空気を水で冷却して除湿する水冷配管１６が設けられ、該第２熱交換器の下流側には、該第２熱交換器を通過して冷却除湿された大気と、該第２熱交換器の管路内を流下して該管路の下流端から噴出される除湿空気とを所望エリアに導いて供給する送気手段３６が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、
該圧縮機から吐出されてくる温度上昇した圧縮空気を冷却する第１熱交換器と、
該冷却された圧縮空気を減圧膨張させる膨張弁と、
該膨張弁で減圧膨張されて温度降下した空気と大気とを熱交換させて大気を冷却除湿する第２熱交換器と、
が順次に管路で繋がれて形成される除湿空気供給装置であって、
該第１熱交換器と該膨張弁との間には、該第１熱交換器で冷却された圧縮空気を貯留するエアーレシーバーが介設され、
該エアーレシーバーには、その内部に貯留される圧縮空気を水で冷却して除湿する水冷配管が設けられており、
該第２熱交換器の下流側には、該第２熱交換器を通過して冷却除湿された大気と、該第２熱交換器の管路内を流下して該管路の下流端から噴出される除湿空気とを所望のエリアに導いて供給する送気手段が設けられていることを特徴とする除湿空気供給装置。
【請求項２】
前記第１熱交換器の表面に水を散布して、該第１熱交換器の管路内を流下する圧縮空気から水の気化熱を奪って冷却する散水装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の除湿空気供給装置。
【請求項３】
前記第１熱交換器の下部を液化炭酸ガス中に浸漬させて、該第１熱交換器の管路内を流下する圧縮空気から液化炭酸ガスの気化熱を奪って冷却する液化炭酸ガス槽が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の除湿空気供給装置。
【請求項４】
前記水冷配管には、ポンプから吐出される井戸水が供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の除湿空気供給装置。
【請求項５】
前記水冷配管には、クーリングタワーで冷却される水がポンプで循環供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の除湿空気供給装置。
【請求項６】
前記除湿空気供給装置の管路の下流端には、前記送気手段の吸気口に向けて前記第２熱交換器の管路内を流下して大気中に放出される空気を層状に噴出させるエアーカーテンが設けられ、該エアカーテンは、該第２熱交換器を通過して冷却除湿される大気の周囲を囲繞する環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の除湿空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばトンネル構築現場の坑内等の高温多湿な所望のエリアに除湿した空気を供給する除湿空気供給装置の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル構築現場の坑内は粉塵が多くて高温多湿な環境になるため、例えば特開２００６−３４８６９６号公報や、登録実用新案第３０３８３２９号公報等に示されているように、常に地上の新鮮な大気を坑口側から風管を通じて送風機や換気ファンにて送り込んだり、坑内の切り羽側の空気を地上に排出して換気している。
【０００３】
ところが、近年においては、地球温暖化現象に起因するものと思われるが、２０年ほど前では夏期でも３２℃程度までしか上昇しなかった気温が、当時とは比べられないほどに上昇して３８℃以上にまで達してしまうことが多々生じており、このような高温の大気を坑内に送り続けると、切羽付近ではその掘削時に発生する熱により４０℃以上にもなってしまい、作業環境が悪化されていた。このため、その作業環境の改善策として、現状では、切羽付近を局所的に冷却するスポットクーラーを設置したり、大型の冷却機械ユニットを設置して冷却するようにしている。
【特許文献１】特開２０６９６号公報
【特許文献２】登録実用新案第３０３８３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スポットクーラーの使用では、その冷却能力は低く、局所的にしか冷風を供給できないので、現実には、熱中症対策程度にしかならず、十分な環境改善には至っていなかった。
【０００５】
一方、大型の冷却機械ユニットを使用する場合には、坑内側の吸熱ユニットと地上側の放熱ユニットとを繋いで、冷却水配管と廃熱水配管とを坑内から地上に引き回して布設しなければならない。また、坑内側吸熱ユニットはトンネルの掘進に応じて逐次に移動させると共に、冷却水配管と廃熱水配管とを延長配設していかねばならず、煩雑な作業が必要になるという課題があった。また、大型の坑内側吸熱ユニットを坑内に設置するにあたってはスペース的な制約を受けるという課題があるばかりか、冷却機械本体が高価であるという課題もあった。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トンネル構築現場の坑内等の高温多湿な所望のエリアに、送気手段を介して除湿した空気を十分に供給して環境改善が図れ、かつ供給対象の所望のエリアには吸熱ユニット等の機械を設置する必要がない除湿空気供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明に係る装置は、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出されてくる温度上昇した圧縮空気を冷却する第１熱交換器と、該冷却された圧縮空気を減圧膨張させる膨張弁と、該膨張弁で減圧膨張されて温度降下した空気と大気とを熱交換させて大気を冷却除湿する第２熱交換器と、が順次に管路で繋がれて形成される除湿空気供給装置であって、該第１熱交換器と該膨張弁との間には、該第１熱交換器で冷却された圧縮空気を貯留するエアーレシーバーが介設され、該エアーレシーバーには、その内部に貯留される圧縮空気を水で冷却して除湿する水冷配管が設けられており、該第２熱交換器の下流側には、該第２熱交換器を通過されて冷却除湿された大気と該第２熱交換器の管路内を流下して該管路の下流端から噴出される除湿空気とを所望のエリアに導いて供給する送気手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１熱交換器には、その表面に水を散布して、該第１熱交換器の管路内を流下する圧縮空気から水の気化熱を奪って冷却する散水装置が設けられている構成となし得る。
【０００９】
また、前記第１熱交換器には、その下部を液化炭酸ガス中に浸漬させて、該第１熱交換器の管路内を流下する圧縮空気から液化炭酸ガスの気化熱を奪って冷却する液化炭酸ガス槽が設けられている構成となし得る。
【００１０】
また、前記水冷配管には、ポンプから吐出される井戸水が供給される構成となし得る。
【００１１】
また、前記水冷配管には、クーリングタワーで冷却される水がポンプで循環供給される構成となし得る。
【００１２】
また、前記除湿空気供給装置における管路の下流端には、前記送気手段の吸気口に向けて前記第２熱交換器の管路内を流下して大気中に放出される空気を層状に噴出させるエアーカーテンが設けられ、該エアカーテンは、該第２熱交換器を通過して冷却除湿される大気の周囲を囲繞する環状に形成されている構成となし得る。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る除湿空気供給装置によれば、トンネル構築現場の坑内等の高温多湿な所望のエリアに、除湿した空気を十分に供給して環境改善を図ることができる。また、除湿した空気を送気手段を介して高温多湿な所望のエリアに供給するので、供給対象の所望エリアには、吸熱ユニット等の大型の機械を設置する必要がなく、設置スペースの制約を解消することができる。さらに、供給対象である高温多湿な所望エリアに十分な量の除湿空気を供給すると、その湿度が低下した分だけ水分の蒸発を促進させることができ、当該蒸発時の気化熱で供給対象である所望エリアの温度を降下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る除湿空気供給装置２の第１実施形態の全体構成を示す概略図であり、この実施形態では、図２に示すように、当該除湿空気供給装置２にて除湿空気を供給する供給対象の所望エリアとして、高温多湿な構築中のトンネル坑３８内に適用した場合を例示している。
【００１５】
図１に示すように、この除湿空気供給装置２はその基本的な構成が、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機４と、この圧縮機４から吐出されてくる圧縮によって温度上昇した圧縮空気を大気と熱交換させて冷却する第１熱交換器６と、その冷却された圧縮空気を減圧膨張させる膨張弁８と、この膨張弁８で減圧膨張されて温度降下した空気と大気とを熱交換させて大気を冷却除湿する第２熱交換器１０とが順次に管路１２で繋がれてなる。
【００１６】
そして、第１熱交換器６と膨張弁８との間には、当該第１熱交換器６で冷却された圧縮空気を貯留するエアーレシーバー１４が介設され、当該エアーレシーバー１４には、その内部に貯留される圧縮空気を水で冷却して除湿する水冷配管１６が設けられている。この水冷配管１６にはクーリングタワー１８で冷却された冷却水がポンプ（図示省略）で循環供給されるようになっており、当該水冷配管１６は２系統に並列に分岐されてエアレシーバー１４内の２カ所に挿入配置されている。また、エアレシーバ１４の底部には、水冷配管１６の外表面に結露して滴下するドレン水を適宜に排出するためのドレンバルブ２０が設けられている。
【００１７】
第１，第２熱交換器６，１０は共に空冷型のプレートフィン式のものでなり、図３（ａ），（ｂ）に示すように、管路１２をなす伝熱管２２が多数のプレートフィン２４を貫通して設けられており、その伝熱管２２は４本に並列に分岐されてそれぞれ葛折りに屈曲形成されている。また、図１に示すように、第１，第２熱交換器６，１０にはそれぞれ送風機２６，２８によって大気が強制的に通風されるようになっている。
【００１８】
ここで、図１に示すように、第１熱交換器６にあっては、上記送風機２６に加えて更に２つの冷却手段が設けられている。即ち、その一つめの冷却手段は、第１熱交換器６の表面に多数のノズルから水を散布して吹きかけることによって、当該第１熱交換器６の伝熱管２２（管路１２）内を流下する圧縮空気から水の気化熱を奪って冷却する散水装置３０となっている。この散水装置３０は第１熱交換器６の上部において主にそのプレートフィン２４の表面に水を散布して吹きかけるようになっており、前記クーリングタワー１８の配管１９に繋がれて冷却された水が供給されるようになっている。
【００１９】
また、二つめの冷却手段は、第１熱交換器６の下部を液化炭酸ガス中に浸漬させて、当該第１熱交換器６の伝熱管２２（管路１２）内を流下する圧縮空気から液化炭酸ガスの気化熱を奪って冷却する液化炭酸ガス槽３２となっている。この液化炭酸ガス槽３２は第１熱交換器６の下部を覆う箱体状をなし、その内部には、廃水を中和処理するための廃水処理設備（図示省略）に付帯されている液化炭酸ガスボンベ３４から、液化炭酸ガスが供給管３４ａを介して供給されるようになっている。また、この液化炭酸ガス槽３２に供給されて気化した炭酸ガスは、上記廃水処理設備に回収管３４ｂを介して戻されて供されるようになっている。
【００２０】
そして、当該除湿空気供給装置２における管路の下流端には、第２熱交換機１０に近接されてその通風方向下流側に、当該第２熱交換器１０を通過されて冷却除湿された大気と、第２熱交換器１０の伝熱管２２（管路１２）内を流下して当該管路１２の下流端から噴出される除湿空気とを所望のエリアに導いて供給する送気手段３６が設けられている。ここで、本実施形態では、図２に示すように、当該除湿空気供給装置２は構築中のトンネル坑３８内に除湿空気を供給するようになっており、上記送気手段３６は、地上部から縦坑４０を通ってトンネル坑３８内部の切り羽近傍の所望エリアに延びる風管４４と、当該風管４４の上流端に設けられた送風機ユニット４６とからなり、送風機ユニット４６に形成される吸気口４８に臨んで第２熱交換機１０が配設されている。
【００２１】
また、除湿空気供給装置２の管路１２の下流端には、上記送気手段３６の吸気口４８に向けて、第２熱交換器１０の伝熱管２２（管路１２）内を流下して大気中に放出される空気を層状に噴出させるエアーカーテン５０が設けられている。このエアカーテン５０は、図４に示すように、第２熱交換器１０を通過する大気の流路断面の外周囲を囲繞する環状に形成されている。即ち、管路１２の下流端には、第２熱交換器１０の流路断面（通風路断面）に相応されて、その外周囲を取り囲むように矩形の環状に形成された吐出管５２が第２熱交換器１０の下流側面に近接配置されている。そして、この吐出管５２には、第２熱交換器１０の伝熱管２２（管路１２）の管端部が接続管５４を介して繋がれている。当該接続管５４は２本に分岐形成されて設けられており、その各分岐管５４ａ，５４ｂは矩形の環状に形成されている吐出管５２の相互に対角部となる角部５２ａ，５２ｂにそれぞれ接続されている。即ち、一方の分岐管５４ａは第２熱交換器１０の伝熱管２２（管路１２）の管端部から直線的に延びて吐出管５２の１つの角部５２ａに繋がれ、他方の接続管５４ｂは第２熱交換器１０の通風路を横断しないように屈曲延長形成されて、上記角部５２ａと対角位置にある角部５２ｂに繋がれている。
【００２２】
そして、吐出管５２にはその全周に亘って、当該吐出管５２から噴出する空気を層流状に形成するための吐出ノズル５３が多数整列されて配設されている。即ち、これらの吐出ノズル５３は送気手段３６の吸気口４８の外周側部に向けて相互に平行に、若しくはやや内方に指向されて設けられており、当該吐出ノズル５３から噴出される空気を、矩形の筒状をなす層状の空気流に整流形成するようになっている。つまり、この筒状の空気流で、第２熱交換器１０の通風路を通過して流れる冷却除湿後の大気流（空気流）の外周囲を取り囲むようにし、これにより当該大気の空気流が外周囲に拡散することを可及的に防止して、効率よく送気手段３６の吸気口４８に案内するようになっている。
【００２３】
以上のように構成された本実施形態の除湿空気供給装置２では、圧縮機４に吸い込まれて圧縮されて空気は、その圧縮作用に伴う温度上昇により高温となって第１熱交換器６に向けて吐出される。そして、高温の圧縮空気は第１熱交換器６の伝熱管２２内を流下して放熱冷却される。この第１熱交換器６には、送風機２６と散水装置３０と液化炭酸ガス槽３２との３つからなる冷却手段が付帯されており、これらの冷却手段によって圧縮空気は十分にその温度が低下される。即ち、送風機２６での大気の強制通風による冷却に加えて、散水装置３０から第１熱交換器６の表面に散布された水が蒸発することによって気化熱が奪われ、更に液化炭酸ガス槽３２の液化炭酸ガス中に浸漬された第１熱交換器６の下部にて当該液化炭酸ガスの気化熱が奪われて冷却される。この冷却されて温度が低下した圧縮空気は、その温度低下分に相応して飽和水蒸気圧も低下されるので、圧縮空気中に含有されている水蒸気が結露し易くなる。
【００２４】
そして、その冷却された圧縮空気はエアレシーバ１４に流下してここに一時的に貯留され、かつこのエアレシーバ１４内に配設されている水冷配管１６によって更に冷却される。この冷却により、圧縮空気中に含有されている水蒸気成分が水冷配管１６の外周面に結露して除湿され、その結露水は滴下してエアレシーバ１４の底部に溜められる。
【００２５】
エアレシーバ１４に一時的に貯留されて冷却除湿された圧縮空気は、膨張弁８へと流下し、これを通過して減圧膨張される。そして、その膨張作用に伴いさらに温度降下を来して大気温よりも十分に低くなって第２熱交換器１０の伝熱管２２内へと流れ込む。第２熱交換器１０には送風機２８から強制的に大気が通風され、この大気の空気流と伝熱管２２内を流下する空気とが熱交換して大気の空気流が冷却され、その大気の空気中に含有される水蒸気が第２熱交換器１０の伝熱管２２およびプレートフィン２４の表面に結露して冷却除湿される。
【００２６】
そして、この第２熱交換器１０を通過されて冷却除湿された大気の空気流は、送気手段３６の送風機ユニット４６の吸気口４８に吸い込まれて風管４４を通じて構築中のトンネル３８の坑内に向けて供給されていく。またこの時、第２熱交換器１０の伝熱管２２内を流下する除湿された空気も、エアカーテン５０の吐出管５２に多数配列された吐出ノズル５３から、上記大気の空気流の周囲を囲繞する筒状の層流に整流されて吹き出され、送風機ユニット４６の吸気口４８に吸い込まれていく。このため、第２熱交換器１０を通過して冷却除湿された大気の空気流は、エアカーテン５０の筒状の空気流に包まれて外周側に拡散されることなく効率よく吸気口４８に案内されて吸い込まれる。
【００２７】
そして、高温多湿なトンネル坑３８内に、冷却除湿された十分な量の空気が供給されて換気されることで、トンネル坑３８内の温度が低下するとともにその湿度も低下して作業環境が大幅に改善される。また、冷却除湿された空気は、その除湿されて湿度が低下した分だけ水分の蒸発を促進させることができるので、トンネル坑３８内の水分が蒸発するようになり、その蒸発時の気化熱で更に坑内の温度が低下するようになる。特に、湿度の低下により作業員の発汗作用に対して気化熱処理が起こり、汗がサラッと引くようになって、熱中症の軽減に大きく寄与するようになる。
【００２８】
図５は除湿空気供給装置２の第２実施形態の全体構成を示す概略図である。この第２実施形態における除湿空気供給装置２が前述の第１実施形態と異なる点は、図示するように、エアーレシーバー１４に設けられる水冷配管１６への冷却水の供給源、及び第１熱交換器６への散水装置３０への冷却水の供給源とが井戸６０となっている点のみであり、他の構成は前述の第１実施形態と全く同一となっている。即ち、地上部に掘削した井戸６０から地下水をポンプ６２で汲み上げてこれを冷却水として、エアーレシーバー１４の水冷配管１６と第１熱交換器６の散水装置３０へと供給するようになっている。また、水冷配管１６に配水された冷却水は廃水処理設備等に向けて供されて利用されるようになっている。
【００２９】
ここで、上述の両実施形態では共に、第１熱交換器６には冷却手段として送風機２６と散水装置３０と液化炭酸ガス槽３２とを設けているが、散水装置３０と液化炭酸ガス槽３２は必要に応じて設置すれば良く、必須のものではない。また、第１熱交換器６にはプレートフィン式のものを用いているがこれに限られるものでもなく、散水装置３０を設ける場合にはプレートフィン２４に代えて伝熱管２２の外周に吸湿性に優れたフェルト材等を巻き付けておくようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る除湿空気供給装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る除湿空気供給装置を構築中のトンネルに適用した例を示す概略図である。
【図３】第１及び第２熱交換機を拡大して示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）側断面図である。
【図４】第２熱交換機の下流側に設けられるエアーカーテンを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。
【図５】本発明に係る除湿空気供給装置の第２実施形態の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
２  除湿空気供給装置
４  圧縮機
６  第１熱交換器
８  膨張弁
１０  第２熱交換器
１２  管路
１４  エアーレシーバー
１６  水冷配管
１８  クーリングタワー
２２  伝熱管
２４  プレートフィン
２６  送風機（第１熱交換器用）
２８  送風機（第２熱交換器用）
３０  散水装置
３２  液化炭酸ガス槽
３４  液化炭酸ガスボンベ
３６  送気手段
３８  トンネル坑
４４  風管
４６  送風機ユニット
４８  吸気口
５０  エアカーテン
５２  吐出管
５３  吐出ノズル
５４  接続管
６０  井戸
６２  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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